ARM处理器和汇编语言程序结构

ARM处理器是一个32位精简指令集处理器架构,广泛地使用在许多嵌入式系统设计中。它包含以下三个指令类型：ARM指令、Thumb指令和Thumb2指令，除了Thumb指令是16位，其他两种都是32位。

ARM处理器的优势不在于性能，而在于执行效率上。ARM处理器采用RISC流水线指令集，在完成综合性工作方面处于劣势，而在一些任务相对固定的应用场合，优势才能得以发挥。

除了执行效率高以外，ARM还拥有指令长度固定、低成本、低消耗、体积小的优点。

ARM结构的电脑是通过专用的数据接口使CPU与数据存储设备进行连接，所以ARM处理器的存储、内存等性能扩展难以进行（一般在产品设计时已经定好其内存及数据存储的容量），因此采用ARM结构的系统，一般不考虑扩展，基本奉行“够用就好”的原则。 

Android嵌入式智能操作系统基于Linux内核，嵌入式系统Linux是基于ARM平台。

Android的原生程序即可执行程序，前面的章节我们学习过如何编写可执行程序，编写过程中，在两个.mk文件里进行相关配置，使得所写的程序能够在Android平台下运行起来，所依赖的也是ARM平台。

由此可见，原生程序运行基于Linux内核，并且处理器基于ARM。

在ARM汇编中，所有标号都必须在一行顶格书写,且后面不需要添加高级语言所用的冒号，而所有的指令都不能顶格书写。ARM汇编器对标识符的大小写敏感，书写标号和指令时，字母大小写必须一致。在ARM汇编程序中,一条ARM指令、伪指令或寄存器名，可以全部为大写字母,也可以全部为小写字母,但不能大小写混合编写使用。注释使用“；”(分号),注释内容由“；”(分号)开始到此行结束，注释可以在一行的顶格书写。

标准的ARM指令格式为：[标号]  <指令|条件|S>  <操作数>[;注释]

源程序中允许有空行,适当的插入空行可以提高源代码的可读性。如果单行太长,可以使用字符“”将其分行,“”后不能有任何字符,包括空格和制表符等等。对于变量的设置，常量的定义，其标识符必须在一行的顶格书写。

汇编指令正确的例子和错误的例子如下：

正确的例子:

错误的例子:

ARM 汇编中，符号可以代表地址、变量、数字常量，当符号代表地址时又称为标号，符号就是变量的变量名、数字常量的名称、标号，符号的命名规则如下：

1.符号由大小写字母、数字以及下划线组成；

2.除局部标号以数字开头外，其它的符号不能以数字开头；

3.符号区分大小写，且所有字符都是有意义的；

4.符号在其作用域范围内是唯一的；

5.符号不能与系统内部或系统预定义的符号同名；

6.符号不与指令助记符、伪指令同名。

常量有数字常量、字符常量、布尔常量三种。

1.数字常量有三种表示方式：

十进制数，如：12，5，876，0；

十六进制数，如：0x4387，0xFF0, 0x1；

n 进制数，用n-XXX 表示，其中n 为2～9，XXX 为具体的数。如2-010111，8-4363156等。

2.字符常量

字符常量由一对单引号及中间字符串表示，标准C 语言中的转义符也可使用。如果需要包含双引号或$，必须使用＂＂＂＂和$$代替。

例如：Hello SETS ＂Hello World！＂

Errorl SETS ＂The parameter ＂＂VFH＂＂error$$2＂

3.布尔常量

布尔常量的逻辑真为{TRUE}，逻辑假为{FALSE}。

例如：testno SETS {FALSE}

ARM是指令的基本格式为：

<opcode> {<cond>} {s} <Rd>, <Rn> {,<operand2>}

其中<>号内的项是必须的，{}号内的项是可选的。

各项说明如下：

opcode: 指令助记符

cond: 执行条件

s: 是否影响CPSR寄存器的值

Rd: 目标寄存器

Rn: 第一个操作数的寄存器

operand2: 第二个操作数

条件码“cond”的使用可以实现高效的逻辑操作（节省跳转和条件语句），提高代码效率。所有的ARM指令都可以条件执行，而THUMB指令只有B(跳转)指令具有条件执行功能。如果指令不标明条件代码，将默认为无条件（AL）执行。

ARM指令一般分为5个域：

第一个域是跟条件执行相关的cond，即条件码域；

第二个域是指令代码域，即opceode；

第三个域是地址基址Rn，即第一个操作数，为寄存器

第四个域是目标或源寄存器Rd；

第五个域是地址偏移或操作寄存器，操作数区，即Op2;

上述指令的5个域为：0000 0010 1001 0001 0000 0000 0000 1000

条件的指令执行中，cond有4位，共16种组合，跟CPSR配合决定指令是否执行，如下表所示。

例如：指令ADDEQ R4，R3，#1，带EQ标志位，只有CPSR当中的Z位置才执行该指令。

其中，条件后缀和S后缀的关系如下：

1.如果既有条件后缀又有S后缀，则书写时S排在后面，如ADDEQS R1,R0,R2该指令在Z=1时执行，将R0+R2的值放入R1，同时刷新条件标志位。

2.条件后缀是要测试条件标志位，而S后缀是要刷新条件标志位。

3.条件后缀要测试的是执行前的标志位，而S后缀是依据指令的结果改变条件标志。

通过本次的分享，了解了ARM处理器拥有执行效率高，低消耗、可嵌入式开发等优点，同时还知道了ARM处理器在任务相对固定时，才能发挥出最大优势。还分享了Android与ARM的关系：Android是基于Linux内核，采用的是ARM处理器。

以及我们了解了在ARM汇编的规范、指令条件域以及ARM指令的格式：<opcode> {<cond>} {s} <Rd>, <Rn> {,<operand2>}，其中<>号内的项是必须的，{}号内的项是可选的。